Производство бетонных изделий методом вибропрессования

Одним из наипопулярнейших методов производства бетонных изделий, если речь идет о мелкозернистом бетоне, является полусухое вибропрессование. За последние годы этот метод на территории России применяется все чаще и чаще. Широкое распространение в первую очередь связано с тем, что при данном производстве используются местные строительные материалы (например, кварцевый песок), отходы промышленности (бой кирпича, горелая земля, шлаки в том числе) и теплоэнергетики (золы и топливные шлаки), попутно добываемые продукты (высевки, полученные при производстве щебня), и на этом список не ограничивается. Удобство производства вибропрессованных изделий еще заключается в широком ассортименте серийно выпускаемых высокопроизводительных вибропрессов разных модификаций. Это формовочное оборудование способно к моментальной переналадке, если требуется переход на производство бетонных изделий иной номенклатуры. Возможно организовывать производство на минимальной площади, при этом капиталовложения минимальны, а окупаемость оборудования составляет менее года благодаря недорогим бетоносмесителям. Готовая продукция получается на выходе уже с необходимыми эксплуатационными свойствами и физико-механическими характеристиками: прочностью, водопоглощением, морозоустойчивостью. Геометрические параметры изделий точны, архитектурная выразительность высока. К тому же спрос на высокопрочные бетонные изделия почти не исчерпаем при устройстве автотрасс, тротуаров, дорожек в пешеходных зонах и зонах отдыха, стоянок транспорта различного назначения, в строительстве малоэтажных зданий. Причем в роли заказчика зачастую выступают не только индивидуальные застройщики, но и крупные городские предприятия. Сегодня актуальна следующая продукция, изготовленная вибропрессованием:

Изделия, используемые для строительства дорог

• Бортовые бетонные камни, ГОСТ 6665-91;
• Бетонные тротуарные плиты, ГОСТ 17608-91, к ним же относятся элементы мощения фигурные и элементы дорожные декоративные;
• Плиты, предназначенные для трамвайных путей, ТУ 400-1-314-87.

Объединяет все эти изделия высокая прочность, для них требуется бетон класса прочности не менее В 30 на сжатие. Морозостойкость их не должна опускаться ниже F 200 (перед испытаниями бетон насыщается 5% раствором хлористого натрия). Максимальный порог водопоглощения ограничен 5%. Плоским изделиям полагается иметь толщину в 50-120 мм. Архитектурная выразительность достигается вводом в цементно-песчаную смесь органических либо минеральных пигментов.

Изделия стеновые и облицовочные

• Бетонные стеновые камни;
• Перегородочные и фундаментные камни, ГОСТ 6133-2000;
• Фасадные и цокольные плиты.

Их применение – возведение малоэтажных конструкций для жилья, общественного пользования, промышленности и сельского хозяйства. Типовыми считаются фундаментные и стеновые камни в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами 390-190-188 мм. Правда, другие пропорции не запрещены. Максимальная средняя плотность стенового камня не превышает 1650 кг/м3, прочность при сжатии – марки с 25 по 200. Имитация фактуры натурального камня для фасадных плит достигается путем раскалывания тротуарных плит или стеновых камней.

Изделия, предназначенные для инженерных сооружений

• Плиты, защищающие электрические кабели, ТУ 400-1-254-88, материал – мелкозернистый бетон;
• Блоки, предназначенные для облицовки откосов берега.

Для данного типа изделий требуется бетон В15-ВЗО (прочность на сжатие), морозостойкость: F 100 - F 200.

В последнее время все чаще наблюдается тенденция к расширению ассортимента вибропрессованных изделий. Вибропрессованные детали дорожных изделий, чьей основой служит мелкозернистый бетон, в составе имеют следующие материалы. Вяжущим веществом является бездобавочный портландцемент, марки ПЦ 400 ДО и ПЦ 500 ДО. Выбор остановлен именно на этом материале потому, что опока, трепел и другие минеральные активные добавки (которые обычно содержатся в цементах) имеют повышенную водопотребность. В результате увеличивается открытая пористость бетонов и снижается их собственная водопотребность. Трехкальциевый алюминат присутствует в цементе не более чем на 8%. Рекомендуемый заполнитель – кварцевый песок, модуль крупности которого не опускается ниже отметки 2,5. Если крупный песок отсутствует, то вполне логично вводить укрупняющие добавки. В качестве добавок можно использовать: щебень (3-10 миллиметровая фракция), высевки, полученные от изготовления щебня, отвальные дробленые шлаки и прочее. Выбирая песок следует изучить его минералогию, особенно содержание в нем карбонатных пород. Именно из-за них снижается морозостойкость бетона. Если требуется дорожному изделию придать декоративные свойства, то к цементно-песочной смеси добавляются минеральные пигменты. Органические пигменты для подобных целей используются реже, так как цвет получается нестабильным и недолговечным. Пигментированные бетона следует обязательно проверять на высолообразование, то есть выносятся ли водорастворимые соли на поверхность изделия, образуя при этом соляные разводы. Расход пигмента составляет от одного процента до пяти от всей массы цемента.

Стеновые вибропрессованные камни производятся из портландцементов, содержание минеральных активных добавок в которых доходит до 20%. Также возможно применение шлакопортландцемента или местного вяжущего материала. Заполнителями могут быть: искусственные пористые материалы, такие как керамзит, аглопорит, шунгизит или перлит; промвшленные отходы и отходы теплоэнергетики, такие как шлаки ТЭЦ и золы, горелая земля, металлургические гранулированные шлаки. Общее требование к заполнителям, которые используются для производства стеновых пустотных камней, – максимальный размер зерна не более сантиметра. Проектировать состав бетонной смеси, чтобы производить вибропрессованные изделия, нужно с учетом ГОСТа 27006-86 и особенностей свойств используемых материалов, режимов вибропрессования и условий перемешивания, твердения и так далее. Транспортировка, кантование и штабелирование сырца будет адекватным при прочности свежеотформованных изделий не ниже 0,2 МПа.

Дозировать сырьевые материалы (цемент, заполнители и пигменты) необходимо по массе. Жидкости (вода и водяные растворы) дозируются по объему. Бетонные жесткие мелкозернистые смеси приготовляются с применением циклических бетоносмесителей принудительного действия, смесительный вал которых может располагаться горизонтально или вертикально. «Рифей-4» - эта линия, разработанная и произведенная ООО «Завод Стройтехника». Она предназначена изготавливать стеновые камни из бетона мелкозернистого. Процесс производства выглядит следующим образом: цементно-песчаная смесь подается из смесителя в матрицу загрузочным ящиком. После при вибраторе, который уже включен, пуансон прессует смесь. Выпрессованное из матрицы готовое изделие перемещается вручную на приемный стол.

Линия «Рифей-5» производит малогабаритные плитные изделия из мелкозернистого бетона: тротуарные плиты, фигурные элементы мощения, модульные кирпичи. Возможность смены пуансона и вкладыша матрицы позволяет на одном оборудовании изготавливать различные изделия. Вибропрессующее оборудование «Рифей» позволяет получить на выходе изделия из мелкозернистого бетона, чьи характеристики отличаются высоким уровнем декоративных качеств и физико-механических свойств. На вибропрессах «Рифей» производятся изделия из портландцементов (400 и 500 марки), кварцевого песка (модуль крупности 2,5 и больше). Возможно добавление пигментов, химических добавок. На выходе получаются изделия с прочностью 40-50 МПа, морозостойкостью 200-300 циклов, с водопоглощением не превышающим 6% и максимальной истираемостью равной 0,8 г/см.

«Рифей-Универсал» - механизированная линия, на которй возможно производство всех видов плитки тротуарной, дорожных изделий и стеновых широкой номенклатуры. В качестве сырья можно использовать легкие и тяжелые мелкозернистые бетоны, в основе которых лежат местные отходы промышленности. Процесс изготовления происходит так: в приемный бункер пресса поступает бетонная смесь, которая оттуда стекает в мерный ящик. Возвратно-поступательное движение мерного ящика позволяет смеси заполнять матрицу. Включенные вибровозбудители и гидропривод пуансона производят последующее прессование. Пуансон и матрица поднимаются вверх, где происходит выдавливание отпрессованного изделия на статичный поддон. Последний перемещается посредством транспортной линии на один шаг, при этом конвейер подает свободный поддон под пресс. Повторяется формовочный цикл опусканием матрицы на вновь поступивший поддон. Готовые изделия на стеллаж подаются на поддонах транспортной линией. Когда накопление достигает установленного предела, кран извлекает стеллаж из накопителя и подает его на тепловлажностную обработку. По окончании обработки стеллаж освобождается от изделий, а поддоны отправляются в начало конвейера.

Вибропресс «Рифей» можно использовать на небольших площадях, при этом не ограничивая широту ассортимента выпускаемой продукции и используя различные заполнители. Чтобы обеспечить требуемую степень уплотнения бетона и получить заданные геометрические размеры изделия, надо использовать различные режимы вибропрессовки (амплитуда, продолжительность процесса и давление), учитывая влажность смеси и ее состав. Если соблюдаются требуемые режимы формования, то бетонная смесь гарантированно уплотняется со следующим коэффициентом: Ку=0,96-0,98. Это обеспечивает у свежеотформованных изделий прочность на сжатие в районе 0,2-0,3 МПа. Чем выше степень уплотнения изделия, тем ниже его пористость, что значительно продлевает срок эксплуатации, увеличивает прочность.

«Рифей-Луч» («Варяг») - вибропресс, выпускаемый с 2004 года. Он не только высокопроизводителен, но и снабжен конструктивными особенностями, позволяющими расширить ассортимент выпускаемой продукции до более крупных бетонных изделий, например дорожных бордюров.

В течении многих лет не прекращают проводиться испытания изделий, которые производятся на вибропрессах. Результаты показывают, что подобная продукция не только сохраняет эксплуатационные свойства, к тому же растет прочность бетона, что позволяет активно пользоваться бетонными вибропрессованными изделиями в течении трех десятков лет.